蓄电装置及其电极材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及蓄电装置和蓄电装置用电极材料，并涉及例如包含担载醌或者氢醌的 多孔体的蓄电装置和蓄电装置用电极材料。
【背景技术】
[0002] 已知将醌类化合物用于电极的电化学电容器。例如，非专利文献1披露了将 1，2-二羟基苯和活性炭的复合物用于正极和将蒽醌和活性炭的复合物用于负极的电化学 电容器。另外，非专利文献2披露了将氧化钌和活性炭的复合物用于正极和将蒽和活性炭 的复合物用于负极的电化学电容器。
[0003] 专利文献1披露了将结合有醌类化合物的聚合物用于电极。专利文献2披露了将 具有氢原子、烷基或者卤素基的1，4, 5, 8-蒽四酮化合物或者具有氢原子、烷基或者卤素基 的5, 7, 12, 14-并五苯四酮化合物用于正极和将锂用于负极的二次电池。
[0004] 引用列表
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1 :日本特开2009-217992号公报
[0007] 专利文献2 :日本特开2012-155884号公报
[0008] 非专利文献
[0009] 非专利文献 I 〖Electrochemistry Communications 13 (2011) 147-149
[0010] 非专利文献 2 : Journal of Power Sources 187 (2009) 640-643
【发明内容】
[0011] 技术问题
[0012] 非专利文献1公开的将醌类化合物或者氢醌类化合物用于正极和负极的技术预 期能够实现质子传导的摇椅式电化学电容器。将有机类物质用于正极和负极能够使金属的 使用最小化。这能够实现不使用例如稀有元素或者有毒物质的蓄电装置。不过，即使多孔体 担载醌类化合物或者氢醌类化合物，醌类化合物或者氢醌类化合物也会从多孔体溶出。这 降低了蓄电装置的寿命。
[0013] 本发明鉴于上述问题而完成，并且旨在延长蓄电装置的寿命。
[0014] 解决问题的方案
[0015] 本发明是一种蓄电装置用电极材料，其特征在于包含：活性物质，所述活性物质包 含具有卤素基的醌和具有卤素基的氢醌中的至少一种；和担载所述活性物质的多孔体。 [0016] 在上述构造中，所述多孔体可以包含活性炭或者纳米碳。另外，在上述构造中，所 述卤素基可以为氯基。
[0017] 本发明是一种蓄电装置，其特征在于，正极和负极中的至少一个包含所述电极材 料。
[0018] 本发明是一种蓄电装置，其特征在于包含：含有正极活性物质和担载所述正极活 性物质的正极多孔体的正极，所述正极活性物质包含醌和氢醌中的至少一种；含有负极活 性物质和担载所述负极活性物质的负极多孔体的负极，所述负极活性物质包含醌和氢醌中 的至少一种；和位于所述正极和所述负极之间的电解质，其中，所述正极活性物质和所述负 极活性物质中的至少一种包含的所述醌和氢醌中的至少一种具有卤素基。
[0019] 在上述构造中，所述负极活性物质包含的醌和氢醌中的至少一种比所述正极活性 物质包含的醌和氢醌中的至少一种包含更多苯环。
[0020] 在上述构造中，所述负极活性物质包含的醌和氢醌中的至少一种可以具有卤素 基。
[0021] 在上述构造中，所述负极活性物质包含的醌和氢醌中的至少一种和所述正极活性 物质包含的醌和氢醌中的至少一种均可以具有卤素基。
[0022] 发明有利效果
[0023] 本发明能够延长蓄电装置的寿命。
【附图说明】
[0024] 图I (a)和图I (b)是本发明实施方式的蓄电装置的示意图；
[0025] 图2(a)是描绘处于放电状态的正极活性物质和负极活性物质的图示，图2(b)是 描绘处于充电状态的正极活性物质和负极活性物质的图示；
[0026] 图3(a)~图3(d)描绘了正极活性物质中包含的氢醌的实例的化学式；
[0027] 图4(a)~图4(f)描绘了负极活性物质中包含的醌的实例的化学式（1号）；
[0028] 图5(a)~图5(d)描绘了负极活性物质中包含的醌的实例的化学式（2号）；
[0029] 图6(a)~图6(d)描绘了负极活性物质中包含的醌的实例的化学式（3号）；
[0030] 图7描绘了第一~第五实施方式的蓄电装置；
[0031] 图8是第一实施方式中的容量-电压关系的图示；
[0032] 图9是第一实施方式中的时间-电位关系的图示；
[0033] 图10是第一实施方式中的各循环时间-电位关系的图示；
[0034] 图11是第二实施方式中的各循环时间-电位关系的图示；
[0035] 图12是第三实施方式中的各循环时间-电位关系的图示；
[0036] 图13是第四实施方式中的各循环时间-电位关系的图示；
[0037] 图14是第四实施方式中的循环-能量密度关系的图示；
[0038] 图15是第五实施方式中的各循环时间-电位关系的图示；
[0039] 图16描绘了 X射线衍射分析的结果；
[0040] 图17是细孔半径-细孔面积分布关系的图示；
[0041 ] 图18是细孔半径-ClVnZdrni关系的图示；
[0042] 图19是细孔半径-面积分布关系的图示；
[0043] 图20是描绘细孔中的醌的示意图；
[0044] 图21 (a)是第六实施方式中的时间-电压关系的图示，图21 (b)是循环-能量密 度关系的图示；
[0045] 图22(a)是第七实施方式中的时间-电压关系的图示，图22(b)是循环-能量密 度关系的图不；
[0046] 图23(a)描绘了氢醌的分子式，图23(b)是循环数-放电容量比率关系的图示。
【具体实施方式】
[0047] 图1(a)和图1(b)是本发明实施方式的蓄电装置的示意图。如图1(a)和图1(b) 所示，蓄电装置50包括正极10、负极12和电解质14。正极10含有正极多孔体30和正极 活性物质34。正极多孔体30担载正极活性物质34。负极12含有负极多孔体32和负极活 性物质36。负极多孔体32担载负极活性物质36。如图I (a)所示，对蓄电装置50充电时， 将直流电源16连接至蓄电装置50从而将正电压施加到正极10并将负电压施加到负极12。 这使电流Il经直流电源16从负极12流向正极10。质子24(H +)通过电解质14从正极10 向负极12传导。如图I (b)所示，对蓄电装置50放电时，将负载18连接在正极10和负极 12之间。这使电流12通过负载18从正极10向负极12流动。质子24 (H+)通过电解质14 从负极12向正极10传导。
[0048] 将对四氢醌用作正极活性物质34而蒽醌用作负极活性物质36的情况进行说明。 图2(a)描绘了处于放电状态的正极活性物质和负极活性物质的实例，图2(b)描绘了处于 充电状态的正极活性物质和负极活性物质的实例。如图2(a)所示，在放电状态，正极活性 物质34为四氯氢醌，负极活性物质36为蒽醌。如图2(b)所示，当对蓄电装置50充电时， 在正极10中，四氯氢醌的OH放出电子和质子，变为醌的0。质子通过电解质14传导，到达 负极12。在负极12中，醌的0接受质子和电子，变为0H。通过上述反应，正极活性物质34 变为四氯醌，负极活性物质36变为蒽氢醌。
[0049] 如上所述，正极活性物质34在放电状态为氢醌，在充电状态为醌，在放电或充电 过程中是醌和氢醌的混合物。负极活性物质36在放电状态